amazing!各国微型机器人,最轻仅259毫克
世界各国在微型机器人领域已经取得了不少研究成果,并且可以在不同领域应用。最近,瑞士联邦理工、哈佛机器人实验室、英国谢菲尔德大学和麻省理工纷纷公布了最新研发的微型机器人,可以应用于工业、通信和航空等各个领域,甚至还有能够组装任意种类机器人的微型电机。
为了更加了解这些不同种类的微型机器人的能力,文章盘点了瑞士、英国和美国4种在技术上取得了新突破的代表性机器人。
史上最轻机器人,仅重259毫克
哈佛微型机器人实验室研发出了一款史上最轻的飞行机器人,重量仅有259毫克。这款新型机器人和蜜蜂非常相似,被称为RoboBee X-Wing,不需要电池提供动力,只需太阳能供电就能持续飞行。
RoboBee X-Wing的设计采用了创新的四翼结构,通过前后摆动产生足够的升力。飞行器仅重90毫克,翼展3.5厘米,整个集成系统重259毫克,高6.5厘米。RoboBee X-Wing使用重量约为10毫克的微型太阳能电池供电,为了提高飞行效率,还增加了一对额外的机翼。
目前,市场上最小的太阳能电池重量为10毫克,最大程度吸收太阳能时,每毫克可获得0.76毫瓦功率的电量,受到太阳能供电的限制,RobobeeX-Wing是无法完成长时间的室外飞行的。
但RobertWood带领他的团队解决了这个问题,他说:“动力飞行因为质量和动力之间的权衡,在小规模的飞行器上是一个很大的问题,即使是最小的商用电池也比机器人重的多,我们创造了极轻量级多电源电路,并集成了高效的太阳能电池。”
微型电机能够任意组装机器人
麻省理工学院近日公开了他们最近研发的一种微型可移动电机,这种电机,只是一个带有一些结构部件的磁铁和线圈,但它可以来回“行走”,或者使更复杂的机器的齿轮来回移动。
这种微型移动电机和其他微型核心机器,如果能够应用在更广泛的机器人设计中,将可能把机器人的组装变得更有灵活性,比如农业机器人、救灾机器人或其他各类机器人。
此前,他们已经展示了其他核心部件可以由类似的基本成分组装而成,未来,这些微型核心机器实际上可以自动自组装成更大的结构,能够执行特定的任务。
瑞士联邦理工研发“蚂蚁”机器人
瑞士联邦理工学院研究小组受到蚂蚁的启发,开发了10克重的微型机器人,它们可以相互交流,彼此分配角色,一起完成复杂的任务。
这些三条腿的t型折纸机器人被称为Tribots,只需折叠一叠多材料的薄片,几分钟就能组装好,适合大规模生产。完全自主、不受束缚的Tribots配备了红外和近距离传感器,用于探测和通信。根据应用程序的不同,它们可以容纳更多的传感器。
Tribots能够彼此交流,进行集体行动,它们的设计非常简单,单个机器人重量仅有10克,可以通过多种运动模式在任何类型的表面进行导航。研究人员已经在Nature杂志上发表了他们的研究成果。总的来说,他们可以快速检测并克服障碍物,通过并移动比自身更大更重的物体。
研究人员表示,Tribots的设计模仿了齿象蚁的行动方式,为了躲避捕食者,它们会从一片叶子跳到另一片叶子上。Tribots机器人通过折叠的设计复制了这种弹射机构,同时结合了多个形状记忆合金驱动器,一个机器人可以完成三种不同方式的运动,包括垂直和水平爬行、滚动、跳跃。
每个机器人根据情况被分配特定的角色。“探索者”探测路径中的物理障碍物,例如物体,山谷和山脉。在检测到障碍物后,通知其他队员。然后,“领导者”给出指示。与此同时,“工人”集中力量移动物体。“每个Tribot,团队中的蚂蚁一样,可以扮演不同的角色。面对新任务或未知环境时,每个Tribot都可以随时承担新角色。
微型机器人被用于管道检修
2018年,英国政府与包括谢菲尔德在内的六所大学开展了一项耗资3500万美元的研究,开发“昆虫机器人”,用于修复地下管道网络。
英国谢菲尔德大学机械工程教授KirillHoroshenkov和他的团队在地下管道中部署了大量微型“昆虫”机器人,使用管道内传感器将检测信息传输给机器人。
受到微型管道机器人的启发,劳斯莱斯工程师开发了依靠用于飞机引擎修理的微型机器人。他们表示,如果飞机引擎的检测修理工作由人工来完成,或许需要5个小时,但有了这些微型机器人,它们可能只需要5分钟就能完成整个检测和修理过程。
▲目前市面已有的管道机器人
2019年2月,测试设备供应商Eddyfi收购了半自动爬行系统机器人制造商Inuktun,Eddyfi的CEOMartinthriault表示,将Inuktun的机器人与Eddyfi的传感器和仪器相结合,可以实现按客户要求定制解决方案。虽然目前大多数微型机器人技术都专注于检测,但微型机器人将有很大可能被用于修复管道。
微型机器人的应用非常广泛,可以进入人类无法到达的环境进行勘查,将图像等信息传输回来,帮助人类完成许多困难任务。在更多的危险情况下,比如完成搜索救援工作时,微型机器人能够到达人类很难进入的环境中,最大程度的保护人类安全的同时更高效的完成任务。
研究人员不断研发出能够适用于更多工作环境的微型机器人,这些微型机器人如果实现量产,将能够用于完成各种人类不愿或不能完成的工作。
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